纳米碳改性天然石墨锂离子电池负极材料的制备及性能研究

发布时间：2018-06-13 22:36

  本文选题：天然石墨 + 碳纳米管　； 参考：《中南林业科技大学》2017年硕士论文

【摘要】：本文在阅读大量文献的基础上,用纳米碳材料改性天然石墨锂离子电池负极材料,为制备出容量高、倍率性能好和循环稳定性优良的天然石墨复合负极材料做了系统的研究。通过溶胶凝胶再高温煅烧制备碳纳米管/天然石墨、碳纳米管/石墨烯/天然石墨复合负极材料,采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和电化学性能测试等技术对复合材料的形貌、结构和电化学性能进行分析。探讨不同煅烧温度、碳纳米管比例以及石墨烯比例等条件对天然石墨电化学性能的影响,取得以下实验结果。不同煅烧温度(650℃、700℃、750℃、800℃)对碳纳米管/天然石墨复合材料的结构及电化学性能有很大的影响。在650℃,红外光谱和XRD上显示有含氧官能团峰,在750℃以上,含氧官能团消失。本文的最佳煅烧温度750℃,复合材料在0.1C的首次充放电比容量高达409和417mAh/g,循环性能和大倍率性能都较好。不同碳纳米管的质量比(1%、3%、5%、7%、9%)对碳纳米管/天然石墨复合材料的微观表面结构、电化学性能的影响。碳纳米管比例增大,天然石墨表面的导电网络结构越致密,比重为7%时,碳纳米管能在天然石墨表面形成一层完美的三维导电的毛绒绒网络结构。电化学测试结果:碳纳米管/天然石墨复合材料的电化学性能随碳纳米管含量的增加先上升后降低。碳纳米管比重为7%的天然石墨复合材料充放电比容量有427和438mAh/g,比纯天然石墨提高了19%和20%,在0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C的电流密度下,充电比容量分别为427、417、408、379和345 mAh/g,大倍率性能和循环稳定性明显提高。石墨烯与碳纳米管协同包覆改性天然石墨,有效阻止碳纳米管的团聚和石墨烯片层的堆积,使天然石墨表面的网络结构更加通畅,为锂离子的运输架起无数的“导电桥”。石墨烯的不同质量比(2%、3%、4%、5%)对碳纳米管/石墨烯/天然石墨复合材料的电化学性能的影响做了详细研究,当石墨烯的质量比为4%时,各项电化学性能效果最佳。碳纳米管/石墨烯/天然石墨复合材料在0.1C的首次充放电比容量高达470和479mAh/g,库伦效率为98.1%,循环100次后,充电比容量仍有442mAh/g,容量保持率94.0%。在0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C的大倍率电流条件下,充电比容量分别为470、456、433、405和355 mAh/g,大倍率性能和循环稳定性较碳纳米管/天然石墨、石墨烯/天然石墨、天然石墨都有极大地改善。
[Abstract]:The effects of different calcining temperature ( 650 鈩，

本文编号：2015757